无患子属研究现状综述

田坤　李春苹　罗筱韩　王连春

摘 要：无患子（Sapindus L.）是一种集生物质能源、药用、天然洗涤剂、农药、日化和工业等多功能于一身、综合开发价值极高的经济树种。近年来，由于其极高的综合开发价值而受到研究者的广泛关注，推动了无患子产业的发展。该文主要从无患子皂苷分离提取及其活性物质、种质资源评价、种油脂提取应用及理化性质、生理生化特性、遗传多样性和栽培抚育经营等方面进行了综述，并对目前无患子研究存在的不足进行了剖析，以期为无患子属高效利用及合理开发利用提供参考。

关键词：无患子属;开发利用;综述

中图分类号 S759.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）07-0065-05

无患子属（Sapindus L.）为无患子科的一种落叶乔木，其集生物质能源、天然洗涤原料、药用和水土保持[1]等多用途于一身，综合开发价值高，且种仁含有丰富的油脂。其油脂主要由C18～C20不饱和脂肪酸组成，具有润滑、软化、调和、润肤等作用而被广泛应用于工业和日化等领域，同时也可作为表面活性剂、包埋剂及聚烯类产品的原料[2]。由于无患子的多功能性，综合开发价值高，应用前景广阔而受到国内外学者的关注，并取得了丰富的研究成果，然而目前关于无患子综合论述仍然少见。徐圆圆等[65]综述了无患子皂苷研究进展，刘济铭等[66]对国内外种质研究现状进行介绍，贾黎明等[67]从优株选育、种植培育和经济产品加工等方面对无患子进行论述，但关于多方面对无患子进行综合论述的文献几乎没有。因此，笔者从无患子属种质资源筛选评价、皂苷提取工艺及应用、生理生化特性、种仁油的提取应用理化性质、种质多样性和栽培抚育经营等方面进行了综述，以期为无患子属优良种质筛选、高效利用及合理开发提供参考。

1 种质资源筛选

无患子属综合利用价值高，具有较高的经济和生态效益，但其生存空间和分布广阔，树体和果实性状分化严重，造成了属内经济性状差异大、亲本选择困难等问题，因此对无患子属进行种质资源评价，筛选出高产高品质良种对于推动无患子产业发展具有重要意义。目前，国内对无患子属优质种质资源筛选评价已有多篇报道，吴际友等[3]研究了湖南6个不同产地无患子果实经济性状变异情况及果皂苷含量差异，并筛选出了果用型无患子优株;刘济铭等[4]利用主成分分析确定了油用、皂用及综合利用较高的最优种质;曾为琳等[5]分析了云南省16个种源地川滇无患子果皮皂苷和多酚含量差异，并利用聚类分析挑选了高皂苷及高多酚单株;孙操稳等[6]评价了无患子果实经济性状地理变异，并筛选了优株;刁松峰等[7]研究了天台县108株无患子主要种实性状变异，运用主成分分析筛选了高产、高含油、高皂苷及复合型优良单株。此外，范辉华[8]，邵文浩[9]、辜夕容[10]、万泉[11]也对各产地无患子种质资源进行了评价与筛选（表1）。

目前，对无患子种质资源的评价和筛选多集中于果皮皂苷含量和种仁油含量的研究，而对其内含物质、抗逆性、稳定性和树体大小年情况对其经济价值影响的研究较少，特别是种仁内含物研究（如种仁蛋白质、糖类等）对经济价值影响的研究甚少。川滇无患子为我国特有树种，其果实形态及物候等明显区别于其他无患子，具有丰富的遗传变异，但目前对川滇无患子研究也较少，仅蔡光辉等[12]、但汉龙等[13]、曾为琳等[14]、孙操稳[6]和刘济铭等[4]少数学者针对川滇无患子经济性状进行了评价。此外，对无患子属种质资源的筛选多集中于种实部分经济价值的评价，评价指标仍然不够全面。因此，全面评价应考虑其产量、生态适应性、稳定性、种油脂肪酸及其他内含物对种实品质的影响。

2 皂苷的提取工艺及其应用

皂苷是评价无患子果皮经济价值的主要性状，是无患子经济价值的重要组成部分，主要是萜类、苯丙素和糖类等[15]。目前，皂苷提取常用的方法为水提取、有机溶剂提取、超声法、微波辅助提取和酶法等。马晓江等[16]以水为提取剂，应用减压提取法优化了工艺参数，当水和样品比为1∶14（g∶mL）时60℃下提取1h，产率可达15.34%;赵璐等[17]指出最佳工艺为60%乙醇（体积分数）和样品比为1∶7，在超声功率为100W辅助下于50℃提取1h，无患子皂苷产率为21.56%，较加热回流法提高44.02%;杨安平等[18]利用正交试验确定了当加酶量为0.015%、pH=4时，50℃水浴条件下提取2h可获得最高提取率38.98%。Wu等[19]采用水提取法进行提取，结果表明当溶剂料为1∶7，40℃条件下提取7h皂苷得率为33.41%，纯度为45.17%;Chen等[20]研究了不同提取剂（水和乙醇）及工艺参数对皂苷产率的影响并对其进行了优化，在最佳条件（液料比为6∶1水提4h）下收率为30.48%，纯度为61.38%。

目前，对无患子皂苷活性物质的研究多集中于医药、日化、工业、环境修复和材料保护等领域。Shinobu等[21]研究了无患果皮水醇提取物对体外白色念珠感菌的抑制活性，表明其提取物可通过细胞膜破坏机制对白色念珠菌表现出特异性的抗真菌活性;Wei等 [22]报道了无患子皂苷提取物对痤疮皮肤杆菌具有抑制活性（MIC=0.125mg/L）;Marinho等[23]指出无患子提取液对真菌炭疽病菌的抑制性，浓度为100mg/mL时可导致菌丝断体破裂;Samal等[24]系统测试了无患子皂苷对去除废水中甲基紫的作用，指出无患子皂苷胶束增溶作用是增强吸附的主要动力;Mondal等[25]报道了从无患子中提取天然表面活性剂对污染水中六价铬离子修复的应用;Sharma等[26]分析了无患子水提液对铝的酸性腐蚀的缓蚀性，结果表明当浓度为2000mg/L时，无患子的缓蚀率达98%;此外，Kuo等[27]研究表明无患子皂苷对VGH、NCL、HeLa、MED等人腫瘤细胞具有杀灭活性;Zhang等[28]从无患子中分离出了能够抑制肺癌、乳腺癌等细胞增殖的有效物质;卢文显等[30]指出无患子皂苷活性物质可以抑制人肝癌细胞Huh7的增殖且可有效将其阻滞在G0/G1期。

3 多样性研究

物种在形成过程为适应自然条件，会产生与之相适应的遗传变异，同一物种在不同生态因子下的表型是环境和基因共同决定的结果。了解植物遗传多样性对于认识植物遗传结构，揭示植物同生态因子间的响应关系具有重要意义，可为种质资源的评价、保存和开发利用提供指导。无患子在亚洲、非洲和南美洲均有分布，而无患子多为单株散生或小群体，分布广且零星，难以通过其他媒介进行基因交流，因此在长期的自然选择和进化过程中无患子属内容易出现明显分化，产生丰富的遗传多样性。姜翠翠等[31]应用ISSR分析了不同种源地多样性，ISSR扩增表明其多态性比例为88.24%;刁松锋等[32]利用ISSR分子标记法对18个居群的265株无患子遗传多样性进行分析，表明物种和居群水平多态性比率分布为95.37%和57.82%，分析指出无患子遗传变异主要发生在居群内;刘宝等[33]以12个种源地无患子为材料进行SRAP扩增，并应用UPGMA进行聚类分析和Dice遗传相似度计算，分析其亲缘关系，结果表明无患子间遗传相似系数为0.739，种内具有较高的相似度;洪莉等[34]对不同种源地无患子利用ISSR和SRAP进行分子标记，发现不同种源地多态性较高，遗传多样性丰富。此外，研究表明无患子种实形态、种籽含油率及其油脂成分、果皮皂苷含量也表现出一定的多样性，邵文浩等[35]研究表明无患子经济性状在种群间及种群内均存在差异显著，并指出高纬度更容易获得高产油优良单株;刁松锋等[36]同样也指出无患子种实形态在居群间和居群内都表现出丰富的变异，居群间变异系数大于居群内，种实形态未表现出连续地理变异模式;赵晓霞等[37]分析了不同产地无患子含油率及种仁油脂肪酸差异，结果表明不同产地无患子种仁含油率差异极显著，种仁油脂肪酸成分含量也呈现出一定的差异;孙操稳等[6]也指出种油脂肪酸成分含量在无患子属内呈现出不同程度多样性;柏明娥等[38]研究发现，无患子属果皮皂苷含量在居群间及居群内单株间存在差异。ISSR和SRAP分子标记技术从分子角度表明了无患子属的遗传差异，揭示了其丰富的遗传多样性及不同种源地间的亲缘关系，而种实表型性状、含油率及皂苷含量的差异则对无患子属居群间和居群内的遗传变异丰富度进行了更加全面的展示。

4 种仁油提取、理化性质及其应用

无患子油提取主要以加热回流提取、索式提取、超声波法、微波辅助和临界提取法为主，而籽油成分分析则多采用气相色谱法和GC-MS。种仁油作为无患子最重要的经济特征之一，探究其最佳提取条件，获取最佳经济效益，深度剖析籽油理化性质，为无患子籽油的开发利用提供理论，这对推动无患子产业发展具有重要意义。Hu等[39]研究了微波辅助法操作工艺对无患子油提取率的影响，在最佳条件下（微波功率80W，溶剂料比8mL/g，于72℃提取42min）产油率为42.12%，与索式产率（40.16%）相近;Zhang等[40]评估了响应面法优化超声辅助提取法对无患子油脂的提取，在最优条件（超声功率109W、65℃提取2h、液固比9mL/g）时籽油得率高达43.67%;秦愉等[41]研究结果表明当液料比1∶20浸泡6h后，于90℃提取8h，无患子油脂产率为43.31%;气相分析表明其油脂由13种脂肪酸组成，其中油酸（48.41%）、顺-11-二十碳烯酸（27.58%）等含量较高，另外碘值（102.36g/100g）、皂化值（190.26mg/g）、酸值（4.132mg/g）符合生物柴油标准;陈茜文等[42]探究了工艺参数变化对籽油产率的影响，利用GC-MS鉴别了其主要成分，表明最佳条件下其产率可达41.36%，共检测到油酸和亚油酸等11种脂肪酸，另外其皂化值、酸值和碘值分别为202.46mg/g、2.46mg/g、0.985g/g。此外，王建章[43]（40.70%）、王娜[44]（36.21%）和刘光斌[45]（42.0%）等学者利用不同方法对无患子籽油进行了提取。

无患子籽油热稳定好，其皂化值、碘值和酸值也符合生物柴油标准，可作为生产生物柴油的来源，近年来许多学者也对无患子生物柴油的制备进行了研究。Pelegrini等[46]将甲酯化无患子籽油和石油柴油按体积比（5%、10%、20%、25%）混合，对生物柴油和混合物的流变特性和热分布进行评估，发现其运动粘度和热稳定均优于石油柴油;Chen等[47]利用无患子生物柴油高冷凝点和麻风树生物柴油氧化稳定性差等特点，将二者混合后成功制备了适宜的生物柴油;Chakrabrty等[48]以无患子籽油为原材料，利用两阶段酯交换法制备出了密度为876kg/m3，40℃运动粘度为4.63mm2/s，热稳性较好的生物柴油;Chen等[49]指出无患子籽油冷凝点为6℃，碘值为83.6g/100g，燃点为177℃，运动粘性为4.88mm2/s，并将其与石油柴油混合，得到了适合柴油组合。

5 生理生化特性

生理生化是生命体活动的基本过程，通过测定生理生化指标，探究生命活动的本质，揭示植物体物质代谢、能量转移和发育等规律和机理，认识植物体内、体外环境对其生命活动的影响，为研究植物生長发育的调控提供理论依据。郑玉琳等[50]测定无患子种实形态、皂苷含量及种仁含油率的发育动态变化，确定了最佳采果期;田秋玲等[51]探讨了无患子在酸性土壤下的生长和光合作用响应机制，指出弱酸性土壤条件下幼树通过增强叶片光捕获面积，减少有机物质的消耗而表现出较强的适应性;韩继红等[52]报道了无患子硬枝扦插过程中的生理特性，指出第10天开始出现愈伤组织，50d达到峰值，第40天开始出现根穗，70d达到峰值， GA和IAA共同促进不定根的生长且均在关键时期达到峰值;张天宇等[53]对无患子苗期生长动态进行研究，指出6—9月为无患子幼苗生长高峰期，而地径生长旺期则出现在8—9月;Xu等[54]应用超高效液相色谱-高分辨质谱仪分析了果实发育动态过程代谢组学，结果表明从早期（S1～S2）到发育期（S3～S5）到成熟期（S6～S8）果皮代谢成分有明显变化，发现了57种代谢差异物，而果实发育早期（S1～S2）以脂肪酸和有机酸为代谢物特征，到成熟期（S6～S8）则以高含量活性物质为主;高媛等[67]对无患子的物候期、花期和结果期特性进行了跟踪研究，揭示无患子生长习性，为其修剪、花果调控和经营管理提供了理论指导;邵文豪等[55]对不同采果期无患子质量、含水率、果肉可溶性糖含量和皂苷发育动态进行了测定，并结合果实脱落规律提出了最佳采果期。

6 栽培与抚育经营技术

无患子目前种植面积25万hm2左右，但由于幼苗良莠不齐，缺乏精细化经营管理，造成了树体高、冠幅窄和少花少果等现象。因此，探究科学有效的培育技术和经营理论对推动无患子产业的发展、提高经济价值具有重要意义。经过几十年的发展，对无患子栽培抚育经营方面的研究也取得了一定的进展。其中，播种、嫁接、扦插和组织培养等是目前无患子最常见的栽培技术。史双龙等[56]研究了无患子嫩枝扦插繁育技术，结果表明速效磷含量在无患子嫩枝扦插中发挥了极大作用;张天宇等[57]以1年生的砧木和接穗为研究对象，指出2月底至4月中旬为嫁接的最佳时期，揭示了不同嫁接时间对无患子嫁接苗生长的影响;仲俊桥等[58]分析了无患子嫩枝茎段和嫩叶为外植体的组织培养技术，探明了组织消毒、培养基组合、初代培养及继代培养等方面的最佳参数;邢建宏等[59]筛选了诱导无患子组织培养的最佳组合，结果表明：当培养基组合为MS+2.0mg/L 6-BA+0.1mg/L NAA+20.0g/L蔗糖时萌发率最高，在1/3MS+0.5mg/L 6-BA+0.7mg/L 2，4-D作为培养基组合时生根率最高，在MS+0.7mg/L 6-BA+0.1mg/L KT中增殖倍数最大;孟德悦等[60]研究了层积催发对萌发的影响，并分析了层积催发对苗期生长的影响。此外，无患子经营抚育管理方面，卫星杓等[61]利用“3414”随机区组法设计分析了N、P、K对产量和叶片养分的影响，结果表明最佳氮肥、磷肥和钾肥施肥量分别为773、273、557kg/hm2。田秋玲等[62]分析了环割、氮磷添加量、环割和氮磷添加量交互作用对无患子幼苗生长和光合作用的影响;高媛等[63]通过整形修剪改变骨干枝数目和开张角度、结果枝数量等因素来调整树体结构，探究其光环境对产量的影响，表明当骨干枝为3、开张角为60°、保留16～18结果枝时，可有效提高产量2～3倍;张天宇等[64]研究表明轻度和中度修剪处理可显著或极显著提高开花枝和坐果枝数量。

7 展望

无患子一种综合开发价值高的多功能型经济树种，国内对于无患子的研究近年来虽迅猛发展，但仍处于起步阶段，需做进一步研究开发。目前对于无患子的研究仍存在一些亟需解决的关键性问题：种质资源的评价与筛选虽已经进行了多年，但对无患子优良种质资源的评价多集中于种实部分，评价指标不够全面，全面的评价应综合考虑其产量、树体大小年、生态适应性、抗逆性和稳定性等;另外对于种仁油脂肪酸组分、内含物（糖、蛋白质等）对种实品质影响的研究更是甚少;已有大量文献表明其无患子皂苷活性物质具有抗菌、抗癌等功效，但其分子机制还没有完全阐明;川滇无患子作为中国特有树种，其果实形态、物候等指标明显区别于其他无患子，具有丰富的遗传变异，但目前对于川滇无患子的研究甚少，关于其物候、基础生物学等方面的报道更是甚少。因此，对于无患子产业的发展，应加强对其基础生物学的研究，筛选评价应考虑综合指标对其综合评价的影响，以筛选出优质、抗病和稳定的特异性优良种质。此外，应加强各个科研单位间的交流合作，扩大对无患子属种质资源的采集范围，丰富其基因库，系统评价和比较分布区内的种质评价差异。

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（责编：徐世红）

Overview of Advances in Researches in Sapindus L.

TIAN Kun1，2   LI Chunping2   LUO Xiaohan1，3   WANG Lianchun1，2

（1College of Forestry，Southwest Forestry University， Kunming 650224， China; 2Key Laboratory for Forest Resources Conservation and Utilization in the Southwest Mountain of China， Southwest Forestry University， Kunming 650224， China; 3Administrative and Protection Bureau of China Precambrian Provincial Geological Nature Reserve， Kunming 650600， China）

Abstract： Sapindus L. is a kind of economic tree with high comprehensive development value，which biomass resource、medicine、natural detergent、pesticides、daily chemical products and integrates with industry. In recent years， it has received extensive attention of researchers and promoted the development of sapindus-free industry due to its high value of comprehensive development.In this paper，the extracting and separating of saponins and this bioactive substance，evaluation of germplasm resources，extraction and physicochemical properties of seed oil，physiology biochemistry characteristics，genetic diversity and cultivation and tending management were summarized. At the same time， the deficiency and prospect of the current research on Sapindus were also discussed to provide reference for provide reference  and promoting the development of Sapindus L.

Key words： Sapindus L; Development and utilization; Summary

基金项目：云南森林资源培育与利用协同创新中心资助项目（51400604）。

作者简介：田坤（1995—），男，云南墨江人，硕士研究生，研究方向：经济林栽培与利用。

通讯作者：王连春（1973—），男，博士，副教授，研究方向：經济林栽培与利用。  收稿日期：2021-12-24